Диссертация (1091554), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Средниезначения интенсивности ВГ будут соответствовать случаю комбинации2различных политипов на глубине l penкристаллита (рис. 4д и 4е). В первомслучае политип 2H находится над политипом 3R и играет роль«светофильтра», во втором они поменяны местами. Толщина политипа 3R в87таких случаях может оставаться неизвестной, что не позволяет корректнооценить поправку к нелинейной восприимчивости.Схематичное изображение источников ВГ в политипахкристаллитов разной толщины: чистый 3R-политип с leff  d (а) и2(в); чистый 2H-политип, сигнал ВГ отсутствует при любыхleff  l penтолщинах (б) и (г); 2H-политип над 3R («светофильтр») (д); 3R-политип2над 2H. Заштрихованный прямоугольник обозначает l pen.Такая схема объясняет результаты, полученные на рис.

24, где2интенсивность ВГ региона А, который по толщине почти соответствует l pen,совпадает с интенсивностью ВГ региона В, имеющего гораздо большуютолщину. Черные полосы на регионе В возникают из-за неоднородногораспределения политипов внутри кристаллита.88Для подтверждения наличия обоих политипов в исследуемыхкристаллитах MoS2 использовался дополнительный метод. Этот метод основанна анализе спектров экситонной фотолюминесценции на молекулах хлора,внедряющихся в процессе роста кристаллитов между его монослоями [159].Такие молекулы галогенов приводят к возникновению новых излучательныхцентров [159,160] со свойствами, аналогичными изоэлектронным примесям вGaP или Si, которые обеспечивают сильную экситонную люминесценцию внепрямознных полупроводниках [161].

Исследование спектров экситоннойфотолюминесценции было осуществлено соавтором работы [112] A. Mitioglu.Спектр фотолюминесценции при низких температурах состоит изнескольких отдельных, хорошо различимых, эмиссионных линий (рис. 27).Положение этих линий связано с кристаллографической структурой исходныхслоёв и, следовательно, может быть использовано для идентификацииполитипов 2H и 3R [118].Спектр, представленный на рисунке 27 включает в себя одновременнокомпоненты, относящиеся к 2H-политипу: нулевые фононные линии B(2H) иC(2H) (обозначения взяты из [159]) с энергиямиEC (2 H )  1,187 эВспоследующимиEB (2 H )  1,177 эВфононнымииповторениямиEBph1(2 H )  1,153эВ , EBph 2(2 H )  1,145эВ и EСph 2(2 H )  1,155эВ , и компоненты 3R-политипа:EB (3 R )  1,173эВ ,EC (3 R )  1,181эВ ,EBph1(3 R )  1,149эВиEBph 2(3 R )  1,141эВ [118].Для обоих политипов, энергии двух локальных фононных мод, из-закоторых наблюдается фононные повторения (линии Bph1(2H), Bph2(2H),Cph2(2H), Bph1(3R) и Bph2(3R)) одинаковы: ph1  24 мэВ и ph 2  32 мэВ .Кроме того, следует отметить, что энергия экситонной эмиссии меньше, чемширина запрещенной зоны объемных кристаллов MoS2, поэтому исследуемые89кристаллиты MoS2 толщиной около 50 нм, практически прозрачны дляизлучения фотолюминесценции.Спектр люминесценции кристаллита MoS2 в которомприсутствует 2H- и 3R-политипы, содержащие молекулы CL2 в Ван-дерВаальсовом зазоре.

Спектр люминесценции получен соавтором работы[112] A. Mitioglu.903.5. Комплекснаяметодикаоптическогоконтроляхарактеристикдихалькогенидов переходных металловДлясозданиякомплекснойметодикиоптическогоконтроляхарактеристик дихалькогенидов переходных металлов были использованыполученные экспериментальные и теоретические данные, описанные вразделах 3.1-3.4 диссертации. Основной задачей представленной методикиконтроля является выборка монослойных кристаллитов ДПМ для ихдальнейшегоиспользованияприсозданииустройствфотовальтаики.Отдельный кристаллит ДПМ, который далее используется в качествеосновногофункциональногоэлементаустройства,долженобладатьследующими свойствами: Кристаллит должен быть монослойным Кристаллит должен обладать большой площадью (не менее 5×5мкм) Кристаллит не должен иметь структурных дефектовОтдельно стоит отметить, что для максимальной эффективностипредложенной методики толщина оксида на кремниевой подложке, какпоказано в разделе 3.3, должна составлять 90 нм, что способствуетдостижениюмаксимальногоконтрастасигналаВГвисследуемыхкристаллитах.

При этом, согласно работе [141], контрастность отраженногосвета между слоями ДПМ и подложкой уменьшится несущественно.Для проверки применимости кристаллита предлагается использоватьследующие этапы:1. Анализ кристаллитов ДПМ при помощи конфокальной оптическоймикроскопии.Первый этап заключается в предварительном анализе оптическогоизображениядлявыбораотдельных,обособленныхкристаллитов,91обладающих наибольшей площадью поверхности и наименьшей толщиной.При использовании подложки с толщиной оксида 90 нм наиболее тонкиекристаллиты будут выделяться на фоне подложки в виде темных сегментов(зависит от параметров подсветки оптической системы используемогомикроскопа).2.

Анализ кристаллитов при помощи люминесцентной оптическоймикроскопии.Данный этап заключается в анализе кристаллитов, отобранных напредыдущем этапе. Основной задачей является выборка кристаллитов,обладающих высоким и однородным сигналом люминесценции по всейплощади. Отсутствие сигнала люминесценции или наличии неоднородностейв его распределении свидетельствует о большой толщине исследуемойструктуры или о её дефектности.3. Анализкристаллитовприпомощинелинейнойоптическоймикроскопии.В ходе данного этапа проводится диагностика отобранных кристаллитовс помощью оценки распределения интенсивности ВГ по поверхностиструктуры. Данный метод позволяет обнаружить наслоение разныхкристаллитов или присутствие различных политипов внутри отдельногокристаллита.

Также в ходе данного этапа можно выявить наличие искривлениязон на краях кристаллитов, что свидетельствует об образованиях дефектов.При обнаружении относительного изменения оптического сигнала ВГ наповерхности структуры делается вывод о его непригодности.4. Анализкристаллитовприпомощизондовоймикроскопии(опциональный).Исследования согласно данному этапу являются не обязательными, т.к.дублируют полученную ранее информацию.

Кроме того, использованиеатомно-силовой микроскопии существенно увеличивает время общей92диагностики исследуемых кристаллитов. В ходе данного этапа проводитсяопределение толщины кристаллитов методом атомно-силовой микроскопии, входе которой устанавливается количество слоёв выбранных кристаллитов.3.6. Выводы по главе 3.Обосновано наличие краевых эффектов в сигнале ВГ, проявляющиеся ввиде усиления или ослабления мощности генерации ВГ на краяхкристаллитов. Показано, что краевые эффекты могут возникать вследствиеналичия молекул галогена, интеркалированных в Ван-дер-Ваальсовы щелимежду монослоями или наличием изгиба зон у краев микрокристаллита.В данной главе показано, что многолучевая интерференция в слоеоксида кремния играет существенно более важную роль при интерпретацииГВГ изображений наноразмерных слоев ДПМ.

Она приводит к периодическойзависимости интенсивности ВГ от толщины слоев оксида и ДПМ. При этомотношение мощностей ВГ в максимуме и минимуме может достигатьнескольких сотен раз.Показано, что условия по толщине оксида кремния для визуализациикристаллитов ДПМ на длинах волн накачки и ВГ противоположны. Поэтомудля некоторых экспериментов, например, по исследованию эффективностигенерации ВГ, толщину оксида целесообразно выбирать в пределах 85-95нм.Полученныепрактическогорезультатырасчетапредставляютнелинейныхинтересневосприимчивостейтолькодлядвумерныхполупроводников типа ДПМ в структурах MoS2/SiO2/Si, но и для пониманиявлияния толщины линейного слоя с большим контрастом оптическихконстант, за счет чего происходит эффективная многолучевая интерференцияволн накачки и ВГ, на величину интенсивности результирующей ВГ.Также приводится обоснование влияние политипизма на мощностьгенерацииВГдвумерныхдихалькогенидовпереходныхметаллов,93приводящего к изменению мощности ВГ при комбинации разных политипов вкристаллите.

Показано, что максимальная мощность ВГ соответствуетнецентросимметричномукристаллиту3Rполитипа,минимальная–центросимметричному 2H. Оценено максимальное значение нелинейнойвосприимчивости исследуемых кристаллитов: χ =1400 ±80пм/В.94ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕИССЛЕДОВАНИЯ ДОМЕННЫХ СТРУКТУР НИОБАТА ЛИТИЯ4.1. Создание доменных структур в кристалле ниобата литияИсследуемый образец представлял собой объёмный монокристаллниобата лития (Y-срез) толщиной 2 мм. С помощью метода ионнойимплантации в приповерхностном слое кристалла был создан оптическийволновод.

Суть метода ионной имплантации заключается в ведениизаряженных высокоэнергетических легких ионов гелия в приповерхностнуюобласть кристалла [162]. При этом на заданной глубине кристалла возникаетдополнительный «скрытый слой» с существенно меньшим показателемпреломлениясреды.Изменениепоказателяпреломлениявызываетсяэффектом торможения ионов результате взаимодействия с атомами решеткина фиксированной глубине. Глубину залегания данного слоя можноварьировать путем изменения энергии ионного пучка.

Характеристики

Список файлов диссертации